EP2191265B1 - Kraftstoffsystem für eine schwimmende einrichtung und verfahren zu dessen betreiben - Google Patents

Kraftstoffsystem für eine schwimmende einrichtung und verfahren zu dessen betreiben Download PDF

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EP2191265B1
EP2191265B1 EP08803365A EP08803365A EP2191265B1 EP 2191265 B1 EP2191265 B1 EP 2191265B1 EP 08803365 A EP08803365 A EP 08803365A EP 08803365 A EP08803365 A EP 08803365A EP 2191265 B1 EP2191265 B1 EP 2191265B1
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EP
European Patent Office
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fuel
sulfur content
measuring device
fuels
sulfur
Prior art date
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EP08803365A
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English (en)
French (fr)
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EP2191265A1 (de
Inventor
Hans Bernhard MÜLLER-SCHWENN
Maximilian Fleischer
Uwe Lampe
Kerstin Wiesner
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2835—Specific substances contained in the oils or fuels
    • G01N33/287—Sulfur content

Definitions

  • the invention relates to a fuel system for a floating device and a method for operating the same.
  • Floating devices within the meaning of the present document are e.g. Maritime vehicles such as ships or submarines or fuel-consuming offshore facilities such as oil rigs or wind turbines. For the sake of simplicity, we will speak of ships in the following.
  • Fuels for ships are characterized by a high sulfur content of up to 5% by weight.
  • fuels are characterized by a high sulfur content of up to 5% by weight.
  • SO 2 sulfur-containing exhaust gas components
  • a serious problem is that fuel quality varies widely worldwide and is not governed by universal laws or standards. In particular, e.g. in ports in Asia, South America or Africa, it is expected that the fuel will be sold with false certificates, i. The sulfur content is usually higher than certified in the certificate. As inspections in the emission-limited areas not only inspect the certificates but also take direct samples of the fuel and inspect them, the skipper may face significant problems if the level of sulfur is too high (fines, disposal of the wrong fuel, etc.). ,
  • WO 2007/093500 A1 is a fuel system for a ship with a fuel path and a measuring device arranged therein for determining the sulfur content of the fuel known.
  • the fuel system comprises a fuel path which extends from a filler neck for refueling the ship to a motor located on the ship ,
  • a measuring device is arranged in the fuel path. This is traversed by at least a portion of the fuel that moves on the fuel path.
  • the measuring device is e.g. serially connected in the fuel path or connected in parallel to the bypass in the manner of a bypass.
  • the measuring device can thus be flowed through or flowed through by the fuel flowing along the fuel path.
  • the measuring device is one for measuring a sulfur content of the fuel flowing through the measuring device.
  • the fuel system has at least two fuel tanks for fuels of different sulfur content, a mixing device for mixing fuels of the fuel tanks and one with the measuring device cooperating control device for controlling the mixing ratio of the fuels.
  • the sulfur content of the fuel can be easily determined at any time with an online measuring system, the demands on the quality and the control of the quality of the marine fuel according to the EU Directive 2005/33 / EC can be met easily.
  • the mixing means for mixing fuel of the fuel tanks and the control means cooperating with the measuring means for controlling the mixing ratio of the fuels e.g. a fuel blending can be achieved so that the sulfur content in the fuel to be burned is always just below the permitted limits.
  • the mixer can also be a simple switch for the two different fuels, if a variable blending is not desired.
  • the measuring device comprises a light source for irradiating the fuel with light.
  • it includes a detector for light, which - from the light source - has radiated through the fuel or was reflected by the fuel.
  • the sulfur content is determined by a transmission or reflection measurement on the fuel.
  • the IR spectroscopy is suitable.
  • the light source can be an IR light source. Especially can then radiate the light source in the NIR or MIR range.
  • the detector is then an IR spectrometer. This is particularly suitable in conjunction with the o.g. Light source.
  • IR spectroscopy The basis of IR spectroscopy is the absorption of the IR light, which stimulates molecular vibrations and / or rotations. A distinction is made between the regions of the far infrared (FIR, wavelength: 30-3000 ⁇ m), the middle infrared (MIR, wavelength: 2.5-30 ⁇ m) and the near infrared (NIR, wavelength: 0.8-2.5 ⁇ m ). In the area of the FIR the molecular rotations are excited, in the area of the MIR the fundamental molecular vibrations and in the area of the NIR the upper and combination vibrations. Be used for the purpose The analysis prefers the MIR and the NIR spectroscopy. The basis for this is that in principle the vibration frequency and thus the wavelength of the absorbed IR light depends on the specific strength of the chemical bond and the mass of the vibrating atoms or groups of atoms.
  • the intensity depends on the strength of the dipole moment of the atomic group to be excited and the concentration. IR spectroscopy therefore provides information on the qualitative nature of the absorbing species and their quantitative proportion in a mixture.
  • MIR spectroscopy has the advantage of providing information about individual localized atomic groups that can be assigned to a particular chemical species. This facilitates their identification.
  • organic sulfur compounds are easily identified, mainly because of the high mass of the sulfur atom compared to other atoms of an organic compound (shift of absorption to longer wavelengths).
  • a disadvantage of MIR spectroscopy is that this method can only be realized with great effort as an on - line measurement method. This applies in particular to the required measuring cells and optical fibers.
  • the NIR spectroscopy only allows an exceptional assignment of the measured absorptions to specific molecules or groups of molecules. Furthermore, the absorption of the NIR radiation is significantly lower than the MIR radiation. However, this is advantageous because the lower absorption can be compensated by a larger optical path length. It is advantageous that the NIR spectroscopy can be realized as an on - line method with significantly reduced effort compared to the MIR method. This applies above all to the measuring cells and optical fibers. Also, the required larger optical path lengths are advantageous because they allow a structure that is less susceptible to contamination and easier to clean.
  • the sulfur content in marine fuels of a number of organic sulfur compounds mostly thiols (C x H y -SH), thioethers (C x1 H y1 -SC x2 H y2 ), heteroaromatics (eg C 4 H 4 S thiophene) or disulfides (C x1 H y1 -SSC x2 H y2 )
  • the position and intensities of several absorption bands will preferably be included in a quantitative determination of the total sulfur content. This is possible using multivariate evaluation methods or a combination of multivariate methods with neural networks. Calibration of the IR spectra can be carried out using sulfur concentrations in the marine fuel determined in the laboratory using standard methods.
  • the measuring device may comprise an evaluation unit for multivariate evaluation of the light radiating through the fuel or reflected by the fuel.
  • IR spectroscopy in particular in conjunction with multivariate analysis (chemometry, ANN) of the spectra, allows an online measurement of the sulfur content of marine fuel during bunkering of the fuel as well as during operation of the ship.
  • ANN multivariate analysis
  • the measuring device can be arranged in a section of the fuel path through which fuel flows, at least during the operation of an engine of the floating device.
  • a logging device for logging sulfur content determined by the measuring device may be present in the fuel system.
  • Such a protocol may be used by the skipper, for example, as evidence to authorities to prove the correct fuel quality.
  • the online measurement of the fuel quality thus allows a mode of operation in which low-sulfur and sulfur-containing fuel are mixed inexpensively, so that finally a fuel with the maximum permitted sulfur concentration is burned.
  • the data measured online can thus be used directly for process control and for the required e.g. be documented by official evidence.
  • a measuring probe for determining the sulfur content e.g. into the bunker lines of heavy and diesel oil about 1m after the bunker flange, into the fuel line in front of the main engine, into the fuel lines before diesel generator sets and possibly before and after mixing and blending equipment in heavy fuel oil fuel systems.
  • the invention thus enables a direct control of the sulfur content of the fuel during bunkering. This is particularly important in ports outside the EU and the US.
  • the skipper can immediately stop the supply of fuel with too high sulfur content.
  • the skipper can demonstrate to the authorities, using the automatically generated bunker log, that fuel with a sulfur content below the legal limit is on board.
  • mixed mode sulphurous fuel at sea, low-sulfur fuel in coastal waters
  • the switchover of fuel grades on entry into the emission controlled areas can be verified and verified by the protocol. This makes it possible to drive large stretches of cheap sulfur-containing fuels and, at the same time, demonstrate the use of the prescribed fuel for the coastal waters with emission control.
  • fuel blending mixture of sulfur-containing / low-sulfur fuel
  • This allows essentially only two types of fuel to be needed (sulfur-containing and sulfur-free).
  • IR spectroscopy when used as an on-line method to determine the concentration of sulfur in the fuel has the advantage that the use of the correct fuel can be demonstrated. This eliminates expensive control analyzes in the laboratory. The shipowner can protect himself from the negative consequences of bunkering with wrong fuel (including penalties, disposal of the wrong fuel). The ship can always use the cheapest fuels. The environmental impact of sulfur emissions in offshore waters and ports can be reduced.
  • the object is achieved by a method of operating a fuel system of a floating device having a fuel path extending from a filler neck to an engine.
  • a measuring device arranged in the fuel path, the sulfur content in the part of the fuel which flows through the measuring device is measured.
  • the measuring device is flowed through by at least a portion of the fuel flowing along the fuel path.
  • at least two fuels of different sulfur content are mixed, and it is based on the measured sulfur content, the sulfur content of the mixed fuel maintained at a predetermined value.
  • Preferred uses of the inventive method and the device according to the invention are therefore involved in the measurement of fuels during operation of a ship different fuels and fuel blending during operation of a ship.
  • FIG. 1 shows a diagram 2, which represents the MIR spectrum of marine diesel with 0.16% sulfur.
  • the spectrum was recorded with an FTIR device (Bruker ifs 66v) in the range of a wave number between 4000 - 500 cm -1 at a resolution of 4 cm -1 with the ATR technique, plotted on the abscissa of diagram 2.
  • the ordinate shows the absorption in arbitrary units.
  • FIG. 2 shows in a diagram 22 the NIR spectrum of the same sample as in FIG. 1 ,
  • the spectrum was recorded with a NIR device from Boehringer Ingelheim MicroParts in the range of one wavelength (abscissa) between 1100 and 1700 nm as a transmission measurement. Again, the ordinate shows the absorption.
  • FIG. 3 shows very simplified a fuel path 50 in a ship 52, which continues from a filler neck 54 of the ship 52 to its powered by diesel 56 - representative of any fuels such as diesel, heavy oil, gas oil, etc. - engine 58.
  • a measuring system 90 is installed in the ship 52. This is configured as follows: A measuring cell 60 designed as a transmission flow cell is arranged in the fuel path. In the example, the section of the inflow pipe 86 through which the bunker flows is shown. This is located in the main flow of the fuel 56 or alternatively - shown in phantom - in a by-pass line 62 and is flowed through by the diesel 56 (or alternatively a part of it).
  • the arrow 78 shows the flow direction of the diesel 56.
  • the measuring cell 60 has two opposite windows 64a, b. These are preferably made of quartz glass or sapphire, the optical path length is preferably set between 0.1 and 10 mm, depending on the wavelength of the light used 66. This is generated by a arranged on one side of the measuring cell 60 light source 68.
  • the light source 68 radiates in the NIR range.
  • a tungsten halogen lamp is used, alternatively for the range of MIR z.
  • B. a Globar Opposite the light source 68 is arranged an IR spectrometer 70, preferably a microspectrometer for the NIR range or the MIR range.
  • the light is preferably conducted through optical fibers 72a, b from the light source 68 to the measuring cell 60 and from there to the spectrometer 70.
  • light source 68 and spectrometer 70 can also be flanged directly to the measuring cell, so that the opt. Fibers 72a, b omitted.
  • a computer 74 serves to control the spectrometer 70 and to evaluate the spectra 76 measured by it.
  • FIG. 4a shows an alternative measuring system 90 for FIG. 3 in which a reflection-type submerged cell is used as measuring cell 60.
  • the optical path 80 through the diesel 56 is here set by the distance between the exit window 82 of the measuring cell 60 and mirror 84.
  • FIG. 4b shows an alternative measuring system to the Figs. 3 and 4a in which an ATR cell is used as the measuring cell 60.
  • the ATR measuring cell dips into the fuel path 50 or the diesel 56.
  • the optical path 80 is determined by the number of reflections, namely at least three.
  • FIG. 6 shows the use of a metering system 90 aboard a ship 52 for onboard HFO blasting with gas oil.
  • the aim is to produce a fuel 110 with a sulfur content C S of 1.49% for use in a sea area with a permitted sulfur content of 1.5%, ie for driving on the SECA areas (North Sea and Baltic Sea, USA West Coast).
  • Both tanks are equipped with microprocessor frequency controlled pumps 118a, b, with respective downstream flow meters 120a, b for heavy oil gas oil.
  • Both tank lines then open into a homogenizer 122 for mixing the two fuel types to the fuel 110.
  • the homogenizer 122 is then followed by the measuring system 90 for determining the current sulfur content C S.
  • the measurement system 90 also includes, not shown, a downstream flow meter and a government approved writable indicator or logger.
  • the fuel line finally discharges into a viscomat 130, which regulates the preheating power of the end preheater 128 in order to achieve the required injection viscosity or fuel end temperature upstream of the engine injection pumps.
  • the fuel then passes into the motor 58.
  • a combination of pumps 118a, b with flow meters 120a, b and homogenizer 122 has already been carried out with a viscosity probe as aggregate combination by the company SIT.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem für eine schwimmende Einrichtung und ein Verfahren zum Betreiben desselben.
  • Schwimmende Einrichtungen im Sinne des vorliegenden Schriftstückes sind z.B. Seefahrzeuge wie Schiffe oder Tauchboote oder auch kraftstoffverbrauchende Offshoreanlagen wie Bohrinseln oder Windkraftanlagen. Der Einfachheit halber wird im Folgenden stellvertretend hierfür von Schiffen gesprochen.
  • Kraftstoffe für Schiffe (in diesem Zusammenhang häufig auch als "Treibstoffe" oder "Brennstoffe" bezeichnet) zeichnen sich durch einen hohen Schwefelgehalt von bis zu 5 Gew.% aus. Da der Schiffsverkehr aufgrund des zunehmenden Welthandels in den letzten Jahren sehr stark zugenommen hat, ist sein Anteil an der Umweltverschmutzung in Häfen und küstennahen Gewässern deutlich angestiegen. Dabei sind insbesondere die schwefelhaltigen Abgasbestandteile wie SO2 besonders schädigend. Daher gibt es seit einiger Zeit Bestrebungen, über eine Begrenzung des Schwefelgehaltes der Kraftstoffe die Schwefelemissionen durch Schiffe zu begrenzen. Für die SECAS (SOx-EMISSIONS CONTROLLED AREAS) Nordsee und die Ostsee ist z.B. vorgeschrieben, dass nur noch Kraftstoffe mit einem maximalen Schwefelgehalt von 1,5 Gew.%, und in Häfen sogar nur noch schwefelfreie Kraftstoffe (Gehalt < 0,1 Gew.%) verwendet werden dürfen. An der Westküste der USA gelten ähnliche Regelungen. Bei der Fahrt in diesen Gewässern werden Schiffe kontrolliert, ob nur Kraftstoffe mit einem Gehalt unterhalb des vorgeschriebenen Limits aktuell eingesetzt werden. Bei Zuwiderhandlung drohen empfindliche Strafen.
  • Auf den Weltmeeren außerhalb der gesetzlich festgelegten Seegebiete darf weiterhin Kraftstoff mit beliebigem Schwefelgehalt verbrannt werden. Da schwefelarmer Kraftstoff teurer ist als Kraftstoff mit hohem Schwefelgehalt, werden Schiffe auf dem größten Teil der Fahrt mit billigem schwefelhaltigen Kraftstoff betrieben und nur in den bestimmten Gebieten schwefelarme Kraftstoffe eingesetzt. Das bedeutet, dass Schiffe künftig Kraftstoffe mit unterschiedlichen Qualitäten bunkern.
  • Die EU - Richtlinie 2005/33/EG sieht vor,
    • ab 11. August 2006 Einführung eines Schwefelgrenzwertes von 1,5 % für Schiffskraftstoffe, die von Schiffen in der Ostsee und ab 11. August 2007 in der Nordsee und im Ärmelkanal verwendet werden, um die Versauerung zu reduzieren und die Luftqualität zu verbessern,
    • ab 11. August 2006 Einführung eines Schwefelgrenzwertes von 1,5 % für Schiffskraftstoffe, die von Fahrgastschiffen im Linienverkehr von oder nach einem Gemeinschaftshafen verwendet werden, damit die Luftqualität verbessert und zur Sicherstellung einer EU-weiten Versorgung mit schwefelarmen Schiffskraftstoffen eine ausreichende Nachfrage geschaffen wird,
    • Einführung eines Schwefelgrenzwertes von 0,1 % ab 1. Januar 2010 für Schiffskraftstoffe, die von Schiffen auf den Binnenwasserstraßen und an Liegeplätzen für Dieselmotoren verwendet werden, damit die Luftqualität an Häfen und Binnenwasserstraßen verbessert wird,
    • in Abweichung der oben beschriebenen Grenzwerte für Schweröle Erteilung einer Erlaubnis an Schiffe für den Einsatz einer genehmigten emissionsmindernden Technologie, sofern diese Schiffe ständig zumindest gleichwertige Emissionsminderungen erzielen und ausführlich dokumentiert ist, dass alle Abfallströme, die in geschlossene Häfen und Flussmündungen abgelassen werden, keine Auswirkungen auf die Ökosysteme haben,
    • das ordnungsgemäße Führen von Logbüchern mit Angaben zur Kraftstoffumstellung wird zur Auflage dafür, dass Schiffe Häfen der EU-Gemeinschaft anlaufen können,
    • der Schwefelgehalt aller im Hoheitsgebiet der Mitgliedstaaten der EU verkauften Kraftstoffe muss vom Lieferanten auf einem von einer Probe begleiteten Lieferschein vermerkt werden,
    • das von Schiffskraftstoffen Proben zu entnehmen und auf ihren Schwefelgehalt zu prüfen sind.
  • Ein schwerwiegendes Problem ist, dass die Kraftstoffqualität weltweit sehr unterschiedlich und nicht durch allgemeingültige Gesetze oder Normen festgelegt ist. Insbesondere ist z.B. in Häfen in Asien, Südamerika oder Afrika damit zu rechnen, dass der Kraftstoff mit falschen Zertifikaten verkauft wird, d.h. der Schwefelgehalt ist in der Regel höher, als im Zertifikat bescheinigt wird. Da bei Kontrollen in den emissionslimitierten Gebieten nicht nur die Zertifikate eingesehen werden, sondern auch direkte Proben des Kraftstoffes genommen und untersucht werden, können erhebliche Probleme auf den Schiffsführer zukommen, wenn ein zu hoher Schwefelgehalt festgestellt wird (Geldstrafen, Entsorgung des falschen Kraftstoffes usw.).
  • Zum Betreiben eines Schiffes war bisher die Kenntnis des Schwefelgehalts des Kraftstoffes nicht notwendig, da eine Begrenzung der Schwefelemissionen für Schiffe in bestimmten Seegebieten erst seit kurzer Zeit umgesetzt wird. Die EU hat erst 2003 Maßnahmen zur Begrenzung des Schwefelgehaltes beschlossen, deren Umsetzung stufenweise bis zum Jahr 2010 vorgesehen ist. Für das Jahr 2007 ist eine Absenkung des Schwefelgehaltes auf 1,5 Gew.% für den Kraftstoff von Seeschiffen (gilt für die SECAS Nord - und Ostsee) vorgesehen. Der Schwefelgehalt wird heute in der Regel nur bei der Produktion des Kraftstoffes in der Raffinerie gemessen. Der Schiffsführer muss dann auf die Richtigkeit des Zertifikats vertrauen, ohne es jedoch selbst überprüfen zu können.
  • Aus [Innov-X-Systems / Maersk Fluid Technology, "On-Board Elemental XRF Analysis of Oils & Additives", 2006] ist ein "Sea-Mate (TM)" genanntes Gerät bekannt, welches z.B. auf einem Schiff betreibbar ist und Proben von Kraftstoffen hinsichtlich ihres Schwefelgehalts untersuchen kann. Die Probenahme und anschließende Analyse ist jedoch umständlich und zeitraubend.
  • Aus WO 2007/093500 A1 ist ein Kraftstoffsystem für ein Schiff mit einem Kraftstoffweg und einer darin angeordneten Messeinrichtung zur Bestimmung des Schwefelgehaltes des Kraftstoffes bekannt.
  • Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, ein verbessertes Kraftstoffsystem für eine schwimmende Einrichtung und ein verbessertes Verfahren zu deren Betreiben anzugeben.
  • Hinsichtlich des Kraftstoffsystems wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein solches für einen Betrieb einer schwimmenden Einrichtung, sprich Schiff, mit folgenden Merkmalen: Das Kraftstoffsystem umfasst einen Kraftstoffweg, der sich von einem Tankstutzen zum Betanken des Schiffes bis zu einem auf dem Schiff befindlichen Motor erstreckt. Erfindungsgemäß ist im Kraftstoffweg eine Messeinrichtung angeordnet. Diese wird von zumindest einem Teil des Kraftstoffes durchflossen, der sich auf dem Kraftstoffweg bewegt. Mit anderen Worten ist die Messeinrichtung z.B. seriell in den Kraftstoffweg geschaltet oder nach Art eines Bypasses an diesen parallel angeschlossen. Die Messeinrichtung ist damit vom entlang des Kraftstoffweges strömenden Kraftstoffes durchströmbar bzw. durchströmt. Die Messeinrichtung ist eine solche zur Messung eines Schwefelgehaltes des die Messeinrichtung durchströmenden Kraftstoffes.
  • Dabei weist das Kraftstoffsystem erfindungsgemäß mindestens zwei Kraftstofftanks für Kraftstoffe unterschiedlichen Schwefelgehaltes, eine Mischeinrichtung zur Mischung von Kraftstoffen der Kraftstofftanks und eine mit der Messeinrichtung zusammenwirkende Regeleinrichtung zur Regelung des Mischungsverhältnisses der Kraftstoffe auf.
  • Durch die Erfindung lässt sich also eine ständige Messung, mit anderen Worten eine Online-Messung, der Kraftstoffqualität bzgl. Schwefelgehalt im Kraftstoffweg des Schiffes realisieren. Der Schiffsführer ist damit über die Kraftstoffqualität in demjenigen Abschnitt des Kraftstoffweges informiert, wo die Messung stattfindet. Für den Ort der Messung existieren viele - weiter unten erläuterte und auch miteinander kombinierbare - Möglichkeiten. Es muss keine aufwändige Probenahme an einer bestimmten Stelle des Kraftstoffweges und Analyse an einem anderen Ort, z.B. in einem Labor erfolgen. Der Schwefelgehalt ist direkt vor Ort und ständig ermittelbar.
  • Da mit einem Online-Messsystem der Schwefelgehalt des Kraftstoffes jederzeit einfach ermittelbar ist, können die Forderungen an die Qualität und die Kontrolle der Qualität des Schiffskraftstoffes gemäß der EU - Richtlinie 2005/33/EG unaufwändig erfüllt werden.
  • Durch die Ausstattung des Kraftstoffsystems mit mindestens zwei Kraftstofftanks für Kraftstoffe unterschiedlichen Schwefelgehaltes ist eine Umschaltung zwischen beiden Kraftstoffen z.B. zwischen offener See und küstennahen Gewässern möglich.
  • Durch die Mischeinrichtung zur Mischung von Kraftstoffen der Kraftstofftanks und die mit der Messeinrichtung zusammenwirkende Regeleinrichtung zur Regelung des Mischungsverhältnisses der Kraftstoffe kann z.B. ein Kraftstoffblending erreicht werden, so dass der Schwefelgehalt im zu verbrennenden Kraftstoff immer gerade unterhalb der erlaubten Grenzwerte liegt.
  • Der Mischer kann hierbei auch ein einfacher Umschalter für die beiden verschiedenen Kraftstoffe sein, wenn ein variables Blending nicht gewünscht ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Messeinrichtung eine Lichtquelle zur Bestrahlung des Kraftstoffes mit Licht. Außerdem umfasst sie einen Detektor für Licht, welches - ausgehend von der Lichtquelle - den Kraftstoff durchstrahlt hat oder vom Kraftstoff reflektiert wurde. Mit anderen Worten wird der Schwefelgehalt durch eine Transmissions- oder Reflexionsmessung am Kraftstoff bestimmt. Eine solche Messanordnung ist leicht in den Kraftstoffweg einbaubar, z.B. in eine Kraftstoffleitung.
  • Für die genannte Messung eignet sich z.B. die IR-Spektroskopie. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann daher die Lichtquelle eine IR-Lichtquelle sein. Insbesondere kann dann die Lichtquelle im NIR- oder MIR-Bereich strahlen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dann der Detektor ein IR-Spektrometer. Dieses eignet sich besonders im Zusammenwirken mit der o.g. Lichtquelle.
  • Grundlage der IR - Spektroskopie ist die Absorption des IR - Lichtes, wodurch Molekülschwingungen und/oder -rotationen angeregt werden. Man unterscheidet die Bereiche des Fernen Infrarot (FIR, Wellenlänge: 30 - 3000 µm), des Mittleren Infrarot (MIR, Wellenlänge: 2,5 - 30 µm) und des Nahen Infrarot (NIR, Wellenlänge: 0,8 - 2,5 µm). Im Bereich des FIR werden die Molekülrotationen angeregt, im Bereich des MIR die molekularen Grundschwingungen und im Bereich des NIR die Ober- und Kombinationsschwingungen. Eingesetzt werden für die Zwecke der Analytik bevorzugt die MIR - und die NIR - Spektroskopie. Die Basis dafür ist, dass grundsätzlich die Schwingungsfrequenz und damit die Wellenlänge des absorbierten IR - Lichtes abhängt von der spezifischen Stärke der chemischen Bindung und der Masse der schwingenden Atome bzw. Atomgruppen.
  • Die Intensität hängt ab von der Stärke des Dipolmoments der anzuregenden Atomgruppe und der Konzentration. Die IR - Spektroskopie gibt daher Auskunft über die qualitative Natur der absorbierenden Spezies und deren quantitativen Anteil in einer Mischung.
  • Die MIR - Spektroskopie hat den Vorteil, dass sie Auskunft über einzelne lokalisierte Atomgruppen gibt, die einer bestimmten chemischen Spezies zugeordnet werden kann. Dies erleichtert deren Identifikation. Insbesondere organische Schwefelverbindungen lassen sich leicht identifizieren, vor allem aufgrund der im Vergleich zu anderen Atomen einer organischen Verbindung hohen Masse des Schwefelatoms (Verschiebung der Absorption zu größeren Wellenlängen). Nachteilig bei der MIR - Spektroskopie ist, dass dies Verfahren sich nur mit großem Aufwand als on - line Messverfahren realisieren lässt. Dies betrifft insbesondere die benötigten Messzellen und Lichtleitfasern.
  • Die NIR - Spektroskopie erlaubt nur ausnahmsweise eine Zuordnung der gemessenen Absorptionen zu bestimmten Molekülen oder Molekülgruppen, weiterhin ist die Absorption der NIR - Strahlung deutlich geringer als der MIR - Strahlung. Dies ist jedoch vorteilhaft, da die geringere Absorption durch eine grö-βere optische Weglänge ausgeglichen werden kann. Von Vorteil ist, dass die NIR - Spektroskopie mit deutlich gegenüber der MIR - Methode reduziertem Aufwand als on -line Methode realisiert werden kann. Dies betrifft vor allem die Messzellen und Lichtleiter. Auch die benötigten größeren optischen Weglängen sind vorteilhaft, da sie einen Aufbau erlauben, der weniger empfindlich auf Verschmutzung und leichter zu reinigen ist.
  • Da der Schwefelgehalt in Schiffskraftstoffen von einer Reihe organischer Schwefelverbindungen, zumeist Thiole (CxHy-SH), Thioether (Cx1Hy1-S-Cx2Hy2), Heteroaromaten (z.B. C4H4S Thiophen) oder Disulfide (Cx1Hy1-S-S-Cx2Hy2) hervorgerufen wird, werden bevorzugt die Lage und Intensitäten von mehreren Absorptionsbanden in eine quantitative Bestimmung des Gesamtschwefelgehaltes einbezogen werden. Dies ist unter der Verwendung von multivariaten Auswerteverfahren oder einer Kombination von multivariaten Methoden mit Neuronalen Netzen möglich. Eine Kalibration der IR - Spektren kann unter zu Hilfenahme von im Labor mit Standardmethoden bestimmten Schwefelkonzentrationen im Schiffskraftstoff erfolgen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Messeinrichtung eine Auswerteeinheit zur multivariaten Auswertung des den Kraftstoff durchstrahlenden oder vom Kraftstoff reflektierten Lichtes umfassen.
  • Die IR - Spektroskopie, insbesondere in Verbindung mit multivariater Auswertung (Chemometrie, ANN) der Spektren, erlaubt eine Online-Messung des Schwefelgehaltes von Schiffskraftstoff beim Bunkern des Kraftstoffs ebenso wie beim Betrieb des Schiffes.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Messeinrichtung in einem zumindest beim Betrieb eines Motors der schwimmenden Einrichtung von Treibstoff durchströmten Abschnittes des Kraftstoffweges angeordnet sein. Mit einer Online-Messung während des Betriebes kann die Schiffsführung gleichzeitig nachweisen, dass vor Einfahrt in das emissionsbegrenzte Gebiet rechtzeitig die Versorgung der Maschine auf den schwefelarmen Kraftstoff umgestellt wurde.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann im Kraftstoffsystem eine Protokolliervorrichtung zur Protokollierung von durch die Messeinrichtung ermitteltem Schwefelgehalt vorhanden sein. Ein derartiges Protokoll kann vom Schiffsführer z.B. gegenüber Behörden als Beweismittel benutzt werden, um die korrekte Kraftstoffqualität nachzuweisen.
  • Die Online-Messung der Kraftstoffqualität lässt also eine Betriebsweise zu, bei der schwefelarmer und schwefelhaltiger Kraftstoff kostengünstig gemischt werden, so dass schließlich ein Kraftstoff mit der maximal erlaubten Schwefelkonzentration verbrannt wird. Die online gemessenen Daten können also unmittelbar zur Prozessregelung eingesetzt werden sowie für die erforderlichen z.B. behördlichen Nachweise protokolliert werden.
  • Gemäß der Erfindung kann eine Messsonde zur Bestimmung des Schwefelgehaltes also z.B. in die Bunkerleitungen von Schwer- und Dieselöl etwa 1m nach dem Bunkerflansch, in die Brennstoffleitung vor dem Hauptmotor, in die Brennstoffleitungen vor Dieselgeneratorsätzen und eventuell vor und nach Misch- und Blendungseinrichtungen bzw. -aggregaten in Brennstoffsysteme für Schweröl eingebaut werden.
  • Die Erfindung ermöglicht also eine direkte Kontrolle des Schwefelgehaltes des Kraftstoffs beim Bunkern. Dies ist insbesondere in Häfen außerhalb der EU und der USA von Bedeutung. Der Schiffsführer kann sofort die Zufuhr von Kraftstoff mit zu hohem Schwefelgehalt abbrechen. Der Schiffsführer kann gegenüber den Behörden anhand des automatisch erstellten Bunkerprotokolls nachweisen, dass Kraftstoff mit einem Schwefelgehalt unterhalb des gesetzlichen Limits an Bord ist. Bei Mischbetrieb (schwefelhaltiger Kraftstoff auf See, schwefelarmer Kraftstoff in Küstengewässern) kann die erfolgte Umschaltung der Kraftstoffsorten bei der Einfahrt in die Gebiete mit Emissionsbegrenzung überprüft und durch das Protokoll nachgewiesen werden. Damit ist es möglich, große Strecken mit preiswerten schwefelhaltigen Kraftstoffen zu fahren und kann gleichzeitig der Gebrauch des vorgeschriebenen Kraftstoffs für die Küstengewässer mit Emissionsbegrenzung nachgewiesen werden. Auf der Basis der Online-Messung kann ein Kraftstoffblending (Mischung von schwefelhaltigem / schwefelarmem Kraftstoff) für den Betrieb des Schiffes durchgeführt werden. Dies erlaubt, dass im Wesentlichen nur zwei Sorten von Kraftstoff benötigt werden (schwefelhaltiger und schwefelfreier).
  • Alle erlaubten Zwischenstufen von Schwefelkonzentrationen können dann kostengünstig durch ein entsprechendes Mischen der Kraftstoffe eingestellt werden.
  • Der Einsatz der IR - Spektroskopie bei Verwendung als Online-Methode zur Bestimmung der Schwefelkonzentration im Kraftstoff, ergibt den Vorteil, dass die Verwendung des richtigen Kraftstoffs nachgewiesen werden kann. Damit entfallen teure Kontrollanalysen im Labor. Der Schiffseigner kann sich vor den negativen Folgen einer Bunkerung mit falschem Kraftstoff schützen (u.a. Strafzahlungen, Entsorgung des falschen Kraftstoffes). Das Schiff kann immer die preiswertesten Kraftstoffe einsetzen. Die Umweltbelastung durch Schwefelemissionen in den küstennahen Gewässern und Häfen kann gesenkt werden.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer schwimmenden Einrichtung, das einen sich von einem Tankstutzen bis zu einem Motor erstreckenden Kraftstoffweg aufweist. Beim Verfahren wird mit einer im Kraftstoffweg angeordneten Messeinrichtung der Schwefelgehalt in demjenigen Teil des Kraftstoffes gemessen, der die Messeinrichtung durchströmt. Hierbei wird die Messeinrichtung von zumindest einem Teil des Kraftstoffes durchströmt, der entlang des Kraftstoffweges strömt. Weiterhin werden beim Betrieb der schwimmenden Einrichtung mindestens zwei Kraftstoffe unterschiedlichen Schwefelgehaltes gemischt, und es wird anhand des gemessenen Schwefelgehalts der Schwefelgehalt des gemischten Kraftstoffes auf einem vorgebbaren Wert gehalten.
  • Das Verfahren zusammen mit seinen Vorteilen wurde bereits im Zusammenhang mit dem Kraftstoffsystem erläutert.
  • Bevorzugte Verwendungen des erfindunsggemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen deshalb bei der Messung von Kraftstoffen beim Betrieb eines Schiffes mit unterschiedlichen Kraftstoffen und beim Kraftstoffblending beim Betrieb eines Schiffes.
  • Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
    • FIG 1
    das MIR Spektrum von Schiffsdiesel mit 0,16% Schwefelgehalt,
    FIG 2
    das NIR-Spektrum des Schiffsdiesels aus FIG 1,
    FIG 3
    einen Ausschnitt aus dem Kraftstoffweg eines Schiffes mit einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung mit Transmissionsdurchflusszelle,
    FIG 4
    eine Anordnung gemäß FIG 3 mit einer Reflexionstauchzelle (a) und einer ATR-Messzelle (b),
    FIG 5
    ein Ablaufdiagramm für ein für die Berechnung des Schwefelgehaltes im Schiffskraftstoff benötigtes Kalibrationsmodell,
    FIG 6
    ein Blendungssystem für Schweröl mit Gasöl.
  • FIG 1 zeigt ein Diagramm 2, welches das MIR - Spektrum von Schiffsdiesel mit 0.16% Schwefel wiedergibt. Das Spektrum wurde mit einem FTIR - Gerät (Bruker ifs 66v) im Bereich einer Wellenzahl zwischen 4000 - 500 cm-1 bei einer Auflösung von 4 cm-1 mit der ATR - Technik aufgenommen, aufgetragen auf der Abszisse des Diagramms 2. Die Ordinate zeigt die Absorption in willkürlichen Einheiten. Zu sehen sind im Einzelnen die OH- und NH-Valenz 4, die C=C-H2-Valenz 6, die CH-Valenz 8, die Stelle von CO2 10, d.h. Luft, die C=O-Valenz 12 bzw. Keton Aldehyd, die C=C Stelle 14, Aromat 16, die CH-Deformation 18 und die -CH3-symmetrische Deformation 20.
  • FIG 2 zeigt in einem Diagramm 22 das NIR - Spektrum der gleichen Probe wie in FIG 1. Das Spektrum wurde mit einem NIR - Gerät der Firma Boehringer Ingelheim MicroParts im Bereich einer Wellenlänge (Abszisse) zwischen 1100 - 1700 nm als Transmissionsmessung aufgenommen. Auch hier zeigt die Ordinate die Absorption.
  • FIG 3 zeigt stark vereinfacht einen Kraftstoffweg 50 in einem Schiff 52, welcher sich von einem Tankstutzen 54 des Schiffes 52 bis zu dessen mit Diesel 56 - stellvertretend für beliebige Kraftstoffe wie Diesel, Schweröl, Gasöl etc. - betriebenen Motor 58 fortsetzt. Im Schiff 52 ist ein Messsystem 90 installiert. Dieses ist wie folgt ausgestaltet: Im Kraftstoffweg ist eine als Transmissionsdurchflusszelle ausgebildete Messzelle 60 angeordnet. Im Beispiel ist der Abschnitt des beim Bunkervorgang durchströmten Zuflussrohres 86 gezeigt. Diese befindet sich im Hauptstrom des Kraftstoffs 56 oder alternativ - gestrichelt dargestellt - in einer By-Pass-Leitung 62 und wird vom Diesel 56 (bzw. alternativ einem Teil dessen) durchflossen. Der Pfeil 78 zeigt die Flussrichtung des Diesels 56.
  • Die Messzelle 60 weist zwei gegenüberliegende Fenster 64a,b auf. Diese bestehen bevorzugt aus Quarzglas oder Saphir, die optische Weglänge wird bevorzugt zwischen 0,1 und 10 mm eingestellt, je nach der verwendeten Wellenlänge des Lichtes 66. Dieses wird von einer auf der einen Seite der Messzelle 60 angeordneten Lichtquelle 68 erzeugt. Die Lichtquelle 68 strahlt im NIR - Bereich. Hierfür wird vorzugsweise eine Wolfram - Halogen - Lampe benutzt, alternativ für den Bereich des MIR z. B. ein Globar. Gegenüber der Lichtquelle 68 ist ein IR - Spektrometer 70 angeordnet, vorzugsweise ein Mikrospektrometer für den NIR - Bereich oder den MIR - Bereich.
  • Das Licht wird bevorzugt durch optische Fasern 72a,b von der Lichtquelle 68 zur Messzelle 60 und von dort zum Spektrometer 70 geleitet. Alternativ können Lichtquelle 68 und Spektrometer 70 auch direkt an die Messzelle angeflanscht werden, so dass die opt. Fasern 72a,b entfallen. Ein Computer 74 dient zu Steuerung des Spektrometers 70 und zur Auswertung der von diesem gemessenen Spektren 76.
  • FIG 4a zeigt ein alternatives Messsystem 90 zur FIG 3, bei dem als Messzelle 60 eine Reflexionstauchzelle verwendet wird. Der optische Weg 80 durch den Diesel 56 wird hier durch den Abstand zwischen Austrittsfenster 82 der Messzelle 60 und Spiegel 84 eingestellt.
  • FIG 4b zeigt ein alternatives Messsystem zu den Figs. 3 und 4a, bei dem eine ATR-Zelle als Messzelle 60 verwendet wird. Dabei taucht die ATR-Messzelle in den Kraftstoffweg 50 bzw. den Diesel 56 ein. Der optische Weg 80 wird durch die Zahl der Reflexionen , nämlich mindestens drei, festgelegt.
  • Als Mikrospektrometer 70 bieten sich zwei unterschiedliche Gerätetypen an:
    • Zeilenspektrometer, bei denen mit einem festen mikromechanischen Reflexionsgitter die spektrale Dispersion des Lichtes erreicht wird. Ein Beispiel ist das NIR Gerät von Böhringer Ingelheim MicroParts, bei dem das Reflexionsgitter durch die LIGA - Technik (Lichtinduzierte Galvanische Umformung) hergestellt wird.
    • Mikrospektrometer mit bewegten Mikrospiegeln (MOEMS: Mikro - Optisch - Elektrische System), bei denen die Dispersion des Lichtes durch ein Reflexionsgitter aus verspiegeltem Silizium erzeugt wird. Ein Beispiel ist das MOEMS - IR Gerät der Firma ColourControl.
  • In den FIGs 3 oder 4a,b läuft eine Messung wie folgt ab:
    1. 1. Vor Beginn des Bunkervorganges, also der Aufnahme von Diesel 56 durch den Tankstutzen 54 in das Schiff 52, wird bei leerem Zuflussrohr 86 die Intensität I0 (Lampenspektrum) ermittelt. Es wird geprüft, ob eine erforderliche mindeste Lichtintensität I0 > I0, min erreicht wird. Wird diese unterschritten, gibt der Steuerrechner 74 eine Fehlermeldung aus und fordert zum Wechsel der Lichtquelle 68 bzw. zum Reinigen des optischen Weges 80 auf.
    2. 2. Nach Beginn des Durchflusses des Diesels 56 beginnt die Messung der Intensität I, die mit Hilfe der Größe I0 in die Absorption umgerechnet wird.
    3. 3. Aus der gemessenen Absorption und dem im Computer 74 eingespeichertem Kalibrationsmodell 88 wird der Schwefelgehalt CS des Diesels 56 berechnet. Dieser Wert kann unmittelbar angezeigt werden und/oder in einem Bunkerprotokoll 90 abgespeichert werden. Es kann alternativ vorgesehen werden, dass bei Überschreiten von einem festgelegten Grenzwert CS>CS,max der Bunkervorgang automatisch unterbrochen wird.
  • Das für die Berechnung des Schwefelgehaltes CS im Diesel 56 benötigte Kalibrationsmodell 88 kann auf folgendem, in FIG 5 gezeigten Weg erstellt werden:
    1. 1. Es werden die Absorptionsspektren 76a-c von verschiedenen Schiffskraftstoffen, also Diesel 56, ermittelt. Der Schwefelgehalt CS dieser Kraftstoffe ist vorab bereits mit bekannten Labormethoden ermittelt worden, also vorab bekannt und in Laborwerten 92a-c gespeichert. Der optische Aufbau (Art der Messsonde, optische Weglänge, Spektrometer- und Lichtquellentyp) und die Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck) müssen vergleichbar denen sein, unter denen das Messsystem 90 auf Schiffen 52 später eingesetzt werden soll. Die als Referenz benutzte Laboranalyse, also die Laborwerte 92a-c müssen einen möglichst geringen Messfehler haben, da dieser Messfehler in das Kalibrationsmodell 88 als Fehler eingeht und nicht unterschritten werden kann.
    2. 2. Nun beginnt eine Vorverarbeitung 94. Dort werden Fehlmessungen entfernt.
    3. 3. Die Spektren 76a-c werden hierbei geglättet bzw. es werden Ableitungen gebildet.
    4. 4. Die Spektren 76a-c werden auch in mehrere spektrale Bereiche eingeteilt.
    5. 5. Die Spektren 76a-c werden in Trainings- und Validiersatz nach den üblichen Methoden (z.B. Venetian Blind, Leaveone-out) aufgeteilt.
    6. 6. Die Spektren 76a-c werden normiert. Es bieten sich beispielsweise folgende Verfahren an: Skalieren, Zentrieren, Minimum-Maximum, Vektornormierung, orthogonale Signalkorrektur. Die Normierungsfaktoren des Trainingssatzes werden benutzt, die Spektren des Validierungssatzes umzurechnen.
    7. 7. In einer Auswertung 104 werden die Spektren 76a-c ausgewertet. Zwischen den normierten Absorptionsspektren 76a-c und den Schwefelkonzentrationen der Laborwerte 92a-c aus der Referenzanalytik werden in einem Korrelationsschritt 96 Korrelationsmodelle berechnet. Dazu können die Methoden der Hauptkomponentenregression (PCR) bzw. des linearen bzw. nichtlinearen PLS (Partial Least Square) Verfahren herangezogen.
    8. 8. Die mit dem PCR bzw. PLS - Verfahren berechneten Hauptkomponenten können als Eingangsgrößen für ein Neuronales Netz 98 benutzt werden.
    9. 9. Aus berechneten Konzentrationen 100a-c des Validiersatzes und den Laborwerten 92a-c werden die statistischen Größen zur Beschreibung des Vorhersagefehlers (RMSEP, RMSECV, BIAS) berechnet. Diese bilden die Grundlagen des optimalen Kalibrationsmodells 88, das für die Applikation im Messsystem 90 eingesetzt wird.
    10. 10. Es werden alle Kombinationen (Vorverarbeitung, Normierung, spektrale Bereiche, Korrelationsverfahren) ausprobiert, aus denen das optimale Kalibrationsmodells 88 im Ermittlungsschritt 102 ausgewählt wird.
  • Das Kalibrationsmodell 88 kann dann aus folgenden Berechnungsvorschriften bestehen:
    • Art der Vorverarbeitung
    • Angabe der spektralen Bereiche
    • Normierungsverfahren und Normierungskoeffizienten
    • Art des Korrelationsverfahrens und Hauptkomponenten aus dem PCR bzw. PLS - Verfahren
    • Bei Verwendung von ANN - Verfahren die Daten des Neuronalen Netzes.
    • Das Ergebnis der Berechnungen ist der Schwefelgehalt CS des Schiffskraftstoffes, z.B. des Diesels 56.
  • FIG 6 zeigt die Verwendung eines Messsystems 90 an Bord eines Schiffes 52 zur bordeigenen Blendung von Schweröl (HFO) mit Gasöl. Ziel ist die Herstellung eines Brennstoffes 110 mit einem Schwefelgehalt CS von 1,49% zum Einsatz in einem Seegebiet mit erlaubten 1,5% Schwefelgehalt, also z.B. zum Befahren der SECA-Gebiete (Nord- und Ostsee, USA Westküste).
  • Gezeigt sind ein Schweröl-Servicetank 112, der Treibstoff mit einem Schwefelgehalt CS>>1,5% enthält und ein Gasöl-Servicetank 114 für Treibstoff mit Schwefelgehalt CS im Bereich von 0,2-03,%, mit einem jeweiligen Filter 116a,b.
  • Beide Tanks sind mit über Mikroprozessor frequenzgesteuerte Pumpen 118a,b mit jeweils nachgeschalteten Durchflussmessern 120a,b für Schweröl Gasöl ausgerüstet.
  • Beide Tankleitungen münden dann in einen Homogenisator 122 zum Mischen der beiden Treibstoffsorten zum Brennstoff 110. Dem Homogenisator 122 ist dann das Messsystem 90 zur Ermittlung des aktuellen Schwefelgehaltes CS nachgeschaltet. Das Messsystem 90 umfasst - nicht dargestellt - ebenfalls einen nachgeschalteten Durchflussmesser und ein von Behörden anerkanntes schreibendes Anzeigegerät bzw. Protokolliergerät.
  • Zur Messung des gesamten Volumenstromes des Brennstoffes 110 entlang des Pfeils 111 mit CS=1,49% ist diesem wieder eine Pumpe 124 mit Durchflussmesser, ein Standrohr 126 als Ausgleichsbehälter, eine Pumpe 128 mit Endvorwärmer und Filter nachgeschaltet.
  • Die Kraftstoffleitung mündet schließlich in einem Viscosimat 130, der die Vorwärmleistung des Endvorwärmers 128 zwecks Erreichung der benötigten Einspritzviskosität bzw. Brennstoffendtemperatur vor den Motoreinspritzpumpen regelt. Der Kraftstoff gelangt dann in den Motor 58. Eine Kombination von Pumpen 118a,b mit Durchflussmessern 120a,b und Homogenisator 122 wurde bereits mit einer Viskositätssonde als Aggregatkombination von der Firma SIT ausgeführt.

Claims (13)

  1. Kraftstoffsystem für einen Betrieb einer schwimmenden Einrichtung (52), mit einem sich von einem Tankstutzen (54) bis zu einem Motor (58) erstreckenden Kraftstoffweg (50), und mit einer im Kraftstoffweg (50) angeordneten und von zumindest einem Teil des entlang des Kraftstoffweges (50) strömenden Kraftstoffes (56) durchströmbaren Messeinrichtung (90) zur Messung eines Schwefelgehaltes (CS) des die Messeinrichtung (90) durchströmenden Kraftstoffes (56), gekennzeichnet durch
    - mindestens zwei Kraftstofftanks (112, 114) für Kraftstoffe (56) unterschiedlichen Schwefelgehaltes (CS),
    - eine Mischeinrichtung (122) zur Mischung von Kraftstoffen (56) der Kraftstofftanks (112, 114), und eine mit der Messeinrichtung (90) zusammenwirkende Regeleinrichtung zur Regelung des Mischungsverhältnisses der Kraftstoffe.
  2. Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, bei dem die Messeinrichtung (90) eine Lichtquelle (68) zur Bestrahlung des Kraftstoffes (56) mit Licht (66) und einen Detektor (70) für den Kraftstoff (56) durchstrahlendes oder vom Kraftstoff (56) reflektiertes Licht (66) umfasst.
  3. Kraftstoffsystem nach Anspruch 2, bei dem die Lichtquelle (68) eine IR-Lichtquelle ist.
  4. Kraftstoffsystem nach Anspruch 2 oder 3 bei dem der Detektor (70) ein IR-Spektrometer ist.
  5. Kraftstoffsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Messeinrichtung (90) eine Auswerteeinheit zur multivariaten Auswertung des den Kraftstoff (56) durchstrahlenden oder vom Kraftstoff (56) reflektierten Lichtes (66) umfasst.
  6. Kraftstoffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messeinrichtung (90) in einem zumindest beim Betrieb eines Motors (58) der schwimmenden Einrichtung (52) von Treibstoff (56) durchströmten Abschnittes des Kraftstoffweges (50) angeordnet ist.
  7. Kraftstoffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Protokolliervorrichtung zur Protokollierung von durch die Messeinrichtung (90) ermitteltem Schwefelgehalt (CS).
  8. Kraftstoffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die schwimmende Einrichtung (52) ein Schiff ist.
  9. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer schwimmenden Einrichtung (52), wobei dieses einen sich von einem Tankstutzen (54) bis zu einem Motor (58) erstreckenden Kraftstoffweg (50) aufweist, bei dem mit einer im Kraftstoffweg (50) angeordneten und von zumindest einem Teil des entlang des Kraftstoffweges (50) strömenden Kraftstoffes (56) durchströmbaren Messeinrichtung (90) der Schwefelgehalt (CS) im die Messeinrichtung (90) durchströmenden Kraftstoff (56) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb der schwimmenden Einrichtung (52) mindestens zwei Kraftstoffe (56) unterschiedlichen Schwefelgehalts (CS) gemischt werden, und bei dem anhand des gemessenen Schwefelgehalts (CS) der Schwefelgehalt (CS) des gemischten Kraftstoffes (56) auf einem vorgebbaren Wert gehalten wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schwefelgehalt (CS) in der Messeinrichtung (90) mit Hilfe einer IR-Spektroskopie ermittelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Schwefelgehalt (CS) aus mit der IR-Spektroskopie ermittelten Spektren (76) durch multivarite Auswertung ermittelt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem der Schwefelgehalt (CS) in während des Betriebs einem Motor (58) der schwimmenden Einrichtung (52) zugeführten Kraftstoff (56) ermittelt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem der gemessene Schwefelgehalt (CS) protokolliert wird.
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